乐动体育LDsports中国
欢迎来到巴塞洛缪实验室！
Bartholomew实验室已经开发出用于探测蛋白质 - 蛋白质和蛋白质-DNA相互作用以了解染色质重塑复合物的结构的技术，它们如何与核肉相互作用，以及与染色质重塑相关的结构变化。该实验室利用了这些信息来描述使用靶向诱变与最新的下一代测序方法和详细的生物化学测定结合的核小体重塑中不同结构域和亚基的功能作用。该实验室的主要重点是这些重新耦合如何在启动子和增强子区域形成染色质结构，并调节后突出转录复合物的形成，释放暂存的RNA聚合酶和转录方向性。未来的目的是了解这些重塑者如何控制来自发起者区域的发散转录产生的信使RNA，非编码RNA和反感RNA的合成。此外，该实验室旨在了解ATP依赖性染色质重构在核组织中的作用，并使用基于染色质捕获的方法促进远程染色质相互作用，与其他技术相结合以物理地图这些相互作用。
酵母SWI/SNF染色质重塑复合物调控非编码RNA的合成
SWI / SNF是癌症中最常见的表观遗传因素之一，突变发生在〜20-25％的癌症中。SWI / SNF中的突变也是几种神经障碍的分子驱动因素。Bartholomew实验室现在使用酵母作为模型定义特定高度保守的SWI / SNF蛋白结构域的功能作用，以催化亚基和其他辅助亚基。一个这样的域是钩域，其直接与SWI / SNF ATP酶和SNAC调节域联系起来。该实验室现已表明，AT钩子对于积极调节SWI / SNF染色质重塑活性很重要。虽然钩钩对富含富有的DNA序列具有很高的亲和力，但出乎意料的是，Bartholomew实验室发现该域既不需要SWI / SNF，以有效地结合核肉，也不是通过转录活化剂募集的。然而，通过使用MNASE-SEQ，该实验室通过使用MNASE-SEQ，实验室表明，在-1和+1位点处，钩钩的损失降低了核心体定位，侧翼转录起始位点和RNA-SEQ实验表明AT钩有助于SWI / SNF抑制编码区上游的反感转录的能力。在一起，这表明SWI / SNF在促进促进剂和抑制反义转录时促进核小体定位的作用。
哺乳动物SWI/SNF复合物的多能性和发育
在他们在酵母中的发现的指导下，Bartholomew实验室现在正在检测SWI/SNF复合物(即esBAF)在小鼠胚胎干细胞(mesc)中的功能。SMARCA4/BRG1是esBAF复合物的催化亚基，对于干细胞的维持和增殖以及干细胞从多能性退出和随后的分化都是必需的。通过从两个副本中删除AT钩区域Smarca4.通过使用CRISPR-Cas9，该实验室发现AT钩子在退出时是必需的，而不是在维持多能性时。通过突变解偶联这些活动,然后执行PRO-seq方法映射转录RNA聚合酶II (RNAPII)基地pair-resolution,巴塞洛缪实验室发现esBAF复杂RNAPII发布暂停发育基因的细胞从他们的地面/天真的州或epiblast-like状态。这揭示了哺乳动物中SMARCA4调控的一个新方面，在该生物体中，RNAPII启动子近端暂停的调控具有至关重要的作用
为了评估染色质重塑在控制RNAPII暂停中的作用，实验室使用了PRO-seq(精密运行序列)，这是一种利用碱基对分辨率绘制主动转录RNAPII图谱的方法。在PRO-seq分析之后，用ATAC-seq(测序转座酶可访问染色质分析)发现染色质开放导致的DNA可访问性的变化，并通过ChIP-seq(染色质免疫沉淀后测序)识别染色质背景下组蛋白修饰和RNAPII磷酸化模式的变化。实验室惊讶地发现，启动子近端RNAPII暂停的变化与增强子和长程染色质相互作用有关，这是由Hi-ChIP (Hi-C结合ChIP)和place -seq(接近连接辅助ChIP-seq)揭示的。这些研究为SWI/SNF在增强子功能、长程染色质相互作用和基因表达调控中的作用提供了关键见解。
INO80对染色质动态和组成的调控
Ino80复合物的催化亚基Ino80的缺失可防止正在发育的心脏的心室压实，并与冠状动脉血管化的缺陷有关。另一个INO80亚基YY1AP1的突变破坏了平滑肌分化，并与一种动脉疾病Grange综合征相关。在包括黑色素瘤、小细胞肺癌(SCLC)和结肠癌在内的几种癌症中，Ino80的表达升高是细胞增殖所必需的。此外，在这些相同的癌症中，INO80对于增强活性至关重要。在黑色素瘤和SCLC中，INO80通过取代或破坏核小体的稳定来增加增强子的染色质可及性，从而促进中介复合物的结合，这一过程尚不清楚。
Bartholomew小组正在定义INO80如何取代/不稳定核小体的分子基础，并发现它可能不同于SWI/SNF和SWR1重塑器。他们首先证明了Ino80的运动结构域与DNA入口点附近的核小体结合，从DNA中点到5-6螺旋旋转，超螺旋位置(SHL) -5/-6。这一发现后来被冷冻电镜证实，与SWI/SNF和SWR1的运动域与SHL-2/-3核小体的结合形成鲜明对比。此外，INO80持续地取代H2A表面的DNA。Z-H2B二聚体最接近其马达结构域，导致H2A。Z交换，这可能为INO80相对于其他重塑因子的独特活性提供进一步的线索。此外，实验室还发现INO80具有很强的DNA序列结合偏好，并且INO80亚基atp酶结构域结合的特定序列是影响INO80复合物动员核小体效率的关键因素。巴塞洛缪小组正在定义引导这种DNA序列偏好的分子基础。
INO80也具有核小体间距活性。INO80本身可以在许多基因启动子侧翼建立无核小体区域。INO80移动核小体的能力高度依赖于连接子DNA的长度。Bartholomew实验室发现，在INO80复合物中，Arp8亚基与连接DNA的分离对于防止核小体在重塑过程中过于靠近至关重要。Arp8与连接DNA的结合调节了Arp5亚基与组蛋白八聚体的相互作用。当INO80复合体靠近邻近的核小体时，连接DNA释放Arp8模块，导致组蛋白八聚体释放Arp5。当Arp亚基被分离时，ATP酶结构域可以继续水解ATP，但ATP水解不再驱动核小体运动。
ISW1a不同寻常的双核小体特异性对于调节早期转录事件是必需的
除了SWI/SNF和INO80家族，ISWI代表了第三个重塑家族。ISWI参与DNA修复、DNA复制和高阶染色质结构的组织。染色质结构和atp依赖的染色质重塑(如酵母中的ISW1a和1b)可以调节RNA聚合酶II的起始和延伸，以及隐转录。SMARCA5/SNF2H是哺乳动物中ISWI家族的两个催化亚基之一，在急性髓系白血病和侵袭性实体肿瘤中都过表达。
在酵母中，ISW1A和ISW1B复合物共享相同的催化亚基ISW1，但具有不同的辅助亚基，其赋予不同的核心末端结合和重塑性质。ISW1a的IOC3亚基唯一地适应该复合物用于结合和重塑中药物，并抑制单核体的结合和重塑。相反，ISW1B不偏好于中核苷，与ISW1A不同，没有接头DNA要求进行重塑。
在ISW1A中，IOC3的HLB（螺旋接头-DNA结合）结构域构成了核心的结合和重塑，其占ISW1A的核小体间距活性。体内，HLB域也需要募集染色蛋白及其中药物结合偏好。ISW1A遗传地与YAF9，蛋白质中也存在于NU4组氨基乙酰转移酶和SWR1（INO80相关）染色质重塑复合物中的蛋白质。